《真空技術(shù)基礎(chǔ)》課件2

真空技術(shù)基礎(chǔ)歡迎來(lái)到《真空技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程將帶您深入了解真空技術(shù)的核心概念、應(yīng)用和重要性。讓我們一起探索這個(gè)fascinating的科技領(lǐng)域。1.緒論真空技術(shù)概述真空技術(shù)是現(xiàn)代科技的重要基礎(chǔ)之一，涉及多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。課程內(nèi)容預(yù)覽本課程將系統(tǒng)介紹真空的概念、產(chǎn)生、測(cè)量及系統(tǒng)構(gòu)建等核心知識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握真空技術(shù)的基本理論和實(shí)際應(yīng)用，為進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。1.1什么是真空真空定義真空是指氣壓低于大氣壓的空間。完全真空指不含任何物質(zhì)的空間，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)。相對(duì)概念真空是相對(duì)概念，根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)真空度的要求也不同。從低真空到超高真空，各有特點(diǎn)。1.2真空技術(shù)的重要性1科研突破為尖端科學(xué)研究提供必要環(huán)境2工業(yè)生產(chǎn)提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化制造工藝3環(huán)境保護(hù)減少污染，提高能源利用效率4日常生活改善生活品質(zhì)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步1.3真空技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)芯片制造、薄膜沉積等過(guò)程中廣泛應(yīng)用真空技術(shù)。航空航天模擬太空環(huán)境，測(cè)試航天器性能。科學(xué)研究粒子加速器、電子顯微鏡等設(shè)備依賴真空環(huán)境。工業(yè)制造真空鍍膜、真空包裝、真空冷凍干燥等工藝。2.真空的概念與單位基本概念了解壓力和真空的定義及關(guān)系。單位系統(tǒng)掌握真空度的常用單位及轉(zhuǎn)換方法。真空等級(jí)認(rèn)識(shí)不同等級(jí)真空的特征和應(yīng)用。2.1壓力和真空的基本概念壓力定義單位面積上的垂直作用力。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101.325kPa。真空定義壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)。壓力越低，真空度越高。絕對(duì)壓力相對(duì)于完全真空的壓力。真空度常用絕對(duì)壓力表示。表壓相對(duì)于大氣壓的壓力。負(fù)表壓表示真空狀態(tài)。2.2真空的單位及轉(zhuǎn)換單位名稱符號(hào)換算關(guān)系帕斯卡Pa1Pa=1N/m2毫米汞柱mmHg1mmHg≈133.322Pa托Torr1Torr≈133.322Pa巴bar1bar=10?Pa2.3常見(jiàn)真空度的等級(jí)1低真空10?Pa~102Pa，適用于真空包裝、真空吸盤(pán)等。2中真空102Pa~10?1Pa，用于真空鍍膜、電子管制造等。3高真空10?1Pa~10??Pa，應(yīng)用于電子顯微鏡、粒子加速器等。4超高真空10??Pa~10??Pa，用于空間環(huán)境模擬、表面物理研究等。3.真空的產(chǎn)生1氣體分子運(yùn)動(dòng)了解分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律2平均自由程掌握自由程概念3真空泵原理學(xué)習(xí)真空泵工作機(jī)制4實(shí)際應(yīng)用探索真空產(chǎn)生技術(shù)3.1氣體分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1布朗運(yùn)動(dòng)氣體分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，不斷碰撞。2壓力來(lái)源分子碰撞容器壁產(chǎn)生壓力，溫度越高，壓力越大。3速度分布分子速度服從麥克斯韋-玻爾茲曼分布。4動(dòng)力學(xué)效應(yīng)分子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象。3.2氣體分子的平均自由程定義氣體分子兩次碰撞之間平均行程距離。真空度越高，平均自由程越長(zhǎng)。影響因素氣體壓力分子直徑溫度3.3真空泵的工作原理機(jī)械泵利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)排出氣體，如旋片泵、羅茨泵。擴(kuò)散泵利用高速蒸汽射流攜帶氣體分子，適用于高真空。低溫泵通過(guò)冷凝或吸附氣體分子，獲得超高真空。離子泵利用電離氣體分子并吸附，適用于超高真空。4.真空的測(cè)量基本原理了解真空計(jì)的工作原理。種類特點(diǎn)掌握常見(jiàn)真空計(jì)的特征。選擇校準(zhǔn)學(xué)習(xí)真空計(jì)的選擇和校準(zhǔn)方法。4.1真空計(jì)的基本原理機(jī)械原理利用壓力變化引起的機(jī)械形變，如U型管真空計(jì)。熱傳導(dǎo)原理基于氣體熱導(dǎo)率隨壓力變化，如皮拉尼真空計(jì)。電離原理利用氣體電離特性，如電離規(guī)真空計(jì)。分子流原理基于分子流動(dòng)特性，如分子阻力真空計(jì)。4.2常見(jiàn)真空計(jì)的種類和特點(diǎn)真空計(jì)類型測(cè)量范圍(Pa)主要特點(diǎn)U型管真空計(jì)10?~103簡(jiǎn)單可靠，精度低熱偶真空計(jì)103~10?1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快電離規(guī)10?1~10??高靈敏度，適用高真空電容膜片真空計(jì)10?~10?1精度高，可測(cè)腐蝕性氣體4.3真空計(jì)的選擇和校準(zhǔn)選擇考慮因素測(cè)量范圍、精度要求、環(huán)境條件、成本等。校準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)對(duì)比法、靜態(tài)膨脹法、動(dòng)態(tài)流量法等。校準(zhǔn)周期根據(jù)使用頻率和精度要求，定期進(jìn)行校準(zhǔn)。維護(hù)保養(yǎng)定期清潔、檢查電氣連接，保持良好工作狀態(tài)。5.真空系統(tǒng)的構(gòu)成真空腔室真空環(huán)境的主要容器，需考慮材料、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。管路系統(tǒng)連接各組件，影響抽氣速度和真空度。密封連接確保系統(tǒng)氣密性，防止泄漏。系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合考慮功能、性能和經(jīng)濟(jì)性。5.1真空腔室和管路真空腔室材料選擇：不銹鋼、鋁合金等表面處理：電解拋光、化學(xué)清洗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮強(qiáng)度和氣體釋放管路系統(tǒng)管徑選擇：影響抽氣速度管路布局：最小化壓力損失材料兼容性：避免污染和腐蝕5.2真空密封和連接靜態(tài)密封O型圈、金屬墊片等，用于固定連接處。動(dòng)態(tài)密封磁流體密封、波紋管等，用于運(yùn)動(dòng)部件。法蘭連接標(biāo)準(zhǔn)化接口，便于拆裝和維護(hù)。焊接連接永久性連接，適用于高真空系統(tǒng)。5.3真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1需求分析明確真空度要求、工藝過(guò)程和操作條件。2組件選擇選擇合適的泵、閥門(mén)、真空計(jì)等。3結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化腔室和管路布局，提高抽氣效率。4安全考慮設(shè)計(jì)安全聯(lián)鎖、過(guò)壓保護(hù)等措施。5成本控制平衡性能和經(jīng)濟(jì)性，選擇合理方案。6.真空系統(tǒng)的維護(hù)與優(yōu)化1日常檢查定期巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題2故障排除分析原因，快速解決故障3預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃性保養(yǎng)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命4性能優(yōu)化持續(xù)改進(jìn)，提高系統(tǒng)效率6.1真空系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及排除故障現(xiàn)象可能原因排除方法抽氣速度慢泵性能下降檢查維修泵真空度不達(dá)標(biāo)系統(tǒng)泄漏泄漏檢測(cè)修復(fù)壓力波動(dòng)大閥門(mén)故障檢查更換閥門(mén)真空計(jì)讀數(shù)異常真空計(jì)故障校準(zhǔn)或更換真空計(jì)6.2真空系統(tǒng)的定期檢查與保養(yǎng)1日常檢查觀察儀表讀數(shù)，聆聽(tīng)異常聲音，檢查外觀。2周期性維護(hù)更換潤(rùn)滑油，清潔過(guò)濾器，檢查電氣連接。3年度大檢全面檢查各組件，進(jìn)行必要的更換和修理。